Getrieben durch die gesellschaftlichen und politischen Forderungen, neue Bauteile so ressourcenschonend und effizient wie möglich zu produzieren und gleichzeitig eine Funktionsintegration zu ermöglichen, steht seit einigen Jahren die additive Fertigung im Fokus der Forschungen.
Durch das Verfahrensprinzip des lagenweisen Aufbaus ist es mit der additiven Fertigung möglich, sowohl hochkomplexe als auch topologisch optimierte Bauteile wirtschaftlich zu fertigen. Durch die endkonturnahe Fertigung der Bauteile kann der Materialausnutzungsgrad deutlich erhöht und der Nachbearbeitungsaufwand deutlich reduziert werden. Besonders die Laser-Auftragschweißverfahren (engl.: laser metal deposition, LMD) eignen sich hervorragend dazu, unterschiedliche Werkstoffe miteinander zu kombinieren und somit maßgeschneiderte Eigenschaftsprofile zu erstellen.
Jedoch kommt es bei Verwendung nicht geeigneter Prozessparameter zur Entstehung von inhärenten Bauteildefekten, die die Werkstoffeigenschaften maßgeblich negativ beeinflussen. Um ein Verständnis für die ablaufenden Schädigungsmechanismen erlangen zu können, ist es von immenser Bedeutung, diese inhärenten Defekte lokalisieren als auch bewerten zu können.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mit dem LMD-Prozess auf einen Grundkörper aus Titan endkonturnahe Volumen aus Ti-6Al-4V aufgebaut.
Bei dem additiven Fertigungsprozess wurden, ausgehend von einem Standardparametersatz, die Prozessparameter wie Pulvermassenstrom, Vorschubgeschwindigkeit, Laserleistung und Lagenhöhe variiert. In Abhängigkeit von den gewählten Prozessparametern sind in den aufgebauten Zylindern mehr oder weniger stark ausgeprägte Defekte nachweisbar, die wiederum die mechanischen Eigenschaften der Strukturen maßgeblich beeinflussen.
Um die Defekte im Innern der aufgebauten Struktur zerstörungsfrei nachweisen zu können, wurde ein industrieller µ-Fokus Computertomograph (ff35 der Firma YXLON International) verwendet. In den Strahlengang wurde eine Zug-Druckprüfeinheit (DEBEN Stage CT5000H250) installiert. Dadurch ist es möglich, das In-Situ-Verhalten der Defekte unter Einwirkung einer Zugkraft zu ermitteln. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass Defekte während einer statische Belastung ihre Morphologie und Größe stark verändern. Besonders interessant ist die unterschiedlich starke Ausdehnung entlang der Raumrichtungen während der Belastung. Diese steht in starkem Zusammenhang mit der Höhe der aufgebrachten Last.